天然气计量系统的改进与完善

! /#- 智能流量积算控制仪工作原理见图 ’。
) 改进措施及效果
针对上述问题， 经过严格认真地调研论证， 制定了 技术改造方案， 于 )((! 年 + 月开始对计量装置实施了 以下技术改造。 （!）更换所有的 "#$ % &’( 双波纹差压计为 /#可编程自动补偿流量积算控制仪， 将双法兰夹紧式标 准孔板节流装置更换为快装式高级孔板阀， 配备压力、 温度变送器， 实现压力、 差压、 温度信号的自动采集补 偿计算。其结构组成如图 ) 所示。 /#- 智能流量积算控制仪每一秒采集数据一次， 即流量 （差压） 、 压力、 温度 （温压补偿） 信号， 根据我们 输入的流量系数和天然气密度进行计算，求取瞬时标 方天然气气量， 并进行累加， 显示出瞬时流量和累积流
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石油与天然气化工
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天然气计量系统的改进与完善
姜其兰 盛永进 任汉阳 刘海涛 张可林
（江苏油田站在技术改造前使用的 !"# $ %&’ 双波纹管差压式计量装
置存在结构复杂、 维护工作量大、 计量准确度低等缺点， 影响了天然气生产数据的准确录取。通过采用 实施生产工艺系统技术改造， 实现了流量、 压力、 差压、 温度信 (") 自动补偿流量积算仪及高级孔板阀， 号自动采集、 计算， 使计量装置的使用及维护检定更加可靠、 简便， 提高了天然气生产及计量自动化管理 的水平。 关键词 计量系统 孔板阀 自动化 补偿流量积算仪
江苏油田真武天然气集中处理站是集天然气处理 与外输于一体的单位， 主要处理试采一厂真武、 永安、 曹庄、 联盟庄等六个油田生产的天然气， 日处理能力为
& （ ， 天然气经过轻烃装置、 & * +’% , -’. 、 +’+ / &-0 1)2） 压缩制冷后， 提取的液化石油气经储存转运、 定量灌装
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量上下限报警功能； 欠压程序自动复位、 工作异常程序 、 断电流量累积值保持及设定参 自动复位 （!"#$% &’(） 数永久保持等功能。 ! 高级孔板阀。它由五七一九解放军工厂生产， 包括了孔板前后直管段， 管内径精确到小数点后 ) 位， 满足了 *+ , - ./0) 1 /22. “天然气流量的标准孔板计量 方法” （简称 *+ , - ./0)） 的要求。高级孔板阀具有安装 简单、 更换孔板容易等特点。高级孔板阀由上下腔室 组成， 更换孔板只要把孔板提到上腔室， 关闭下腔室就 可以进行孔板的更换， 减少了旁路阀。而且孔板安装 在孔板盒里， 极易操作， 一人就能进行孔板的更换。 ! 流量 系 数 的 求 取。 *!3 厂 家 根 据 *+ , - ./0) 标准的要求， 在计算机上进行了编程， 我们只要输入中 间参数， 就能求得需要的参数。如计算流量时， 只要输 入管道直径、 天然气组分求取相对密度、 当地大气压、 孔板直径、 孔板差压、 表压、 介质温度、 456 及 76 含量 就可快速求出流量值。计算孔板直径和流量系数采用 相同的方法。大大简化了推算过程， 提高了计量准确 度。 ! 配套的压力变送器和差压变送器。它是横河 川仪有限公司生产的精度等级为 8 9 : 的 ;<=0)8= 压力 变送器和 ;<=//8= 差压变送器。 因此， *!3 智能流量积算控制仪与高级孔板阀配 套使用， 满足了我站天然气对计量装置的性能要求。 （6）增加了一套压力控制系统， 以保证居民用气 安全， 其工艺流程如图 0 所示。
了计量准确性。 （0）建立计量器具检定校验制度， 加强了计量器 具的校验工作： 变送器为 . 个月校验一次； 通过活塞式 压力计和 8 9 0 级的精密压力表校验， 孔板节流装置每 ) 个月检查保养一次； *!3 智能流量积算控制仪为一 年用标准信号校验一次， 涉及天然气外销的计量器具 定期送地方政府计量检定机构检定。 （:）加强职工的计量操作业务培训工作， 提高了 其技术水平和发现故障、 解决问题的能力。真武天然 气集中处理站天然气计量装置经过实施技术改造， 计 量误差明显降低。经统计， 改造后天然气计量误差为 符合上级部门考核要求。误差情况详见表 )? 左右， 。 6
量。/#- 智能流量积算控制仪和打印机相连后， 可每 资 天定时打印出 /#- 流量积算控制仪的累积流量值， 料 员 可 方 便 求 取 每 天 的 天 然 气 量， 计算的流量为 具有精度高、 定时打 )(0 、 !(! * ’)+ 1-. 标准状态的值， 印、 计量简单方便、 孔板易于检查更换等优点。
从表 6 可以看出， 我站天然气计量装置的改造收 到了预期效果。
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存在不足及改进意见
江苏油田真武天然气处理站通过实施计量装置的
技术改造， 提高了生产和消耗天然气的计量准确度， 计 量误差得到有效控制， 避免了计量纠纷， 减轻了计量操 作人员的劳动强度， 基本实现了天然气生产管理的自 动化和规范化。对照国内外天然气计量的先进工艺技 术， 仍存在以下一些差距： 根据需要我们控制居民生活用气压力为 " 8 9 /: （高 低 可 调 整） ， 当压力变送器检测的压力低于 >3" 调节器就输出信号， 打开调节阀； 反之则 8 9 /: >3" 时， 关闭调节阀。总之能保证居民生活用气恒定为 8 9 /: 因而也无须放 >3"。我站外输管网压力无需再控制， 空， 减少了天然气的排放和耗损， 提高了计量准确度， 收到安全、 环保的效果。 （)）我们在孔板流量计前安装了一台气、 液分离 装置， 实现油水杂质与天然气的分离， 确保进入计量装 提高 置的天然气符合 *+ , -./0) 标准中对气体的要求， （/）对于整套系统的精度等级无法测量， 虽然各 分表的精度等级达到要求， 但整套系统的迭加误差无 法测量。若发生外输纠纷时， 无理论根据和说服力。 （6）站内配置的气相色谱仪不是在线检测， 只能 定时对天然气组分进行分析， 再对 *!3 智能流量积算 控制仪进行密度修改， 无法实现实时检测修改。 （)）企业对天然气计量意识和资金投入与原油计 量相比仍有差距。 针对以上存在的不足， 提出以下改进意见： （下转第 .: 页）
成为商品； 提炼完轻烃组份后的干气 （ !+ 、 通过外输 !- ） 管网， 供给生活区居民生活、 油田生产及江都市真武瓷 厂等地方用气。其生产工艺流程见图 +。
天然气计量误差的增大导致以下 & 方面问题： （+）上级部门未能准确录取油田生产开发资料和 数据， 影响了生产措施的有效实施和经营指标准确考 核； （-）站内生产环节的协调、 运行和任务指标的分 解、 完成受到影响； （&）导致贸易双方产生计量纠纷， 使企业和用户 利益受到损失。 经研究摸索发现， 导致天然气计量误差增大主要 有以下 % 个方面原因：
天然气计量现状
我站原先使用的天然气计量装置均为 !"# $ %&’ 双波纹管差压计配标准孔板。为了实现天然气的准确 计量， 虽然有关技术人员每天忙于差压计的维护、 校验 及孔板检查、 更换， 但天然气的计量误差仍 3 +04 ， 其 误差情况见表 +。
表+ 日期 采用 !"# $ %&’ 双波纹管差压计计量天然气误差情况 消耗天然气， 进站天然气， ,& ,& 计量误差 -’’’ 年 真曹进气量 永 5 $ 6 进气量 产品用量 总外输量 （ 4 ） 6 / ++ -7+&87&0 7&50 +55+% $ &- / 5 6 / +& -%876 65%& 755’ +68’& $ -& / 6 6 / +0 -0+%% 8’&0 7&+’ +6’0% $ -6 / 5 6 / +5 -7-50 87678-0 +0656 $ &7 / 7 6 / +8 -7++8 7&80 7+%0 +66+$ -& / 6 / -+ -%++8 5%&6 06+’ +0%+& $ &- / 5 6 / -& -&5%0 775+ 05+0 +0--7 $ &+ / 6 / -0 -%656 +-%75 7’5’ +60+5 $ &% / 6 / -5 -%’’& 66%7+00 +6’&6 $ -7 / & 6 / -8 &’8’8 +%78’ 7’00 --+%’ &6 / + 注： （ 真曹进气 9 永 5 $ 6 进 !天然气计量误差计算方法： 气 $ 产品用气 $ 总外输） （真曹进气 : 9 永 5 $ 6 进气） * +’’4 。 所有外输气量的总和。 "总外输：
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天然气计量系统的改进与完善
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（!）双波纹管差压计 （ "#$ % &’( 双波纹管差压 计） 虽然具有： 价格便宜， 无须电源， 解决了防爆问题； 有阻尼调节， 可用于振动和振幅较大的场合； 仪表的互 换性好， 具有单向过载保护装置， 能保证仪表的测量元 件不受损坏等优点。但其存在以下不足是引起计量误 差的原因， 因而其应用范围也逐渐缩小。 每一部分出故障都将影 ! 其结构复杂且易损坏， 响计量的准确性； 每班操作工都必须定期对差压 ! 日常维护繁琐， 计进行校定一次， 每月仪表工须对流量计进行定期校 定一次， 需不定时维护日常出现的故障； 资料员工作量 大， 每套仪表都必须分别对 )& 个点压力差压求取平均 值， 进而求得每天的天然气量。!( 套仪表的计算的工 作繁锁， 对卡片读数、 取值、 计算， 人为误差大， 准确度 不高； "#$ % &’( 双波纹管差压计配 ! 孔板更换不易， 套普通孔板阀， 安装很不方便， 尤其因孔板安装偏心、 取压孔加工不规范或易堵塞等原因造成很大的测量误 差。 （)）放空量无法计量， 增大了计量误差。居民生 活区的天然气减压阀经常损坏， 有关部门要求我们严 格控制外输管网压力， 以保证居民生活用气安全， 高于 而放空气量无表计量， 这既是对 ( *)+ ,-. 就要放空， 能源的浪费， 又是对环境的污染。 （’）有一定量的轻质油和水及杂质。由于油田伴 生气进入计量装置前未能进行有效的气液分离， 无法 保证流经节流装置的是单相的牛顿流体， 影响差压值 的取值， 进而影响天然气计量的准确性。 温度和压力变 （&）条件限制。气相色谱分析仪、 送器、 标准孔板等相关计量器具未能进行周期检定， 不 能保证计量器具取值的准确可靠。